Por Adán Zewe Hace unos años, los investigadores del MIT inventaron una etiqueta de identificación criptográfica que es varias veces más pequeña y significativamente más barata que las tradicionales etiquetas de radiofrecuencia (RFID) que a menudo se colocan en los productos para verificar su autenticidad. Esta pequeña etiqueta, que ofrece mayor seguridad que las RFID, utiliza ondas de terahercios, que son más pequeñas y viajan mucho más rápido que las ondas de radio. Pero esta etiqueta de terahercios compartía una vulnerabilidad de seguridad importante con los RFID tradicionales: un falsificador podría quitar la etiqueta de un artículo genuino y volver a colocarla en uno falso, y el sistema de autenticación no se daría cuenta. Los investigadores ahora han superado esta vulnerabilidad de seguridad aprovechando las ondas de terahercios para desarrollar una etiqueta de identificación antimanipulación que aún ofrece los beneficios de ser pequeña, barata y segura. Mezclan partículas metálicas microscópicas con el pegamento que pega la etiqueta a un objeto y luego usan ondas de terahercios para detectar el patrón único que esas partículas forman en la superficie del artículo. Similar a una huella digital, este patrón de pegamento aleatorio se utiliza para autenticar el artículo, explica Eunseok Lee, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica e informática (EECS) y autor principal de un artículo sobre la etiqueta antimanipulación. “Estas partículas de metal son esencialmente como espejos de ondas de terahercios. Si extiendo un montón de piezas de espejo sobre una superficie y luego la luz, dependiendo de la orientación, el tamaño y la ubicación de esos espejos, obtendría un patrón reflejado diferente. Pero si quitas el chip y lo vuelves a colocar, destruyes ese patrón”, añade Ruonan Han, profesor asociado en EECS, que dirige el Grupo de Electrónica Integrada de Terahercios en el Laboratorio de Investigación de Electrónica. Los investigadores produjeron una etiqueta antimanipulación que funciona con luz y tiene un tamaño de aproximadamente 4 milímetros cuadrados. También demostraron un modelo de aprendizaje automático que ayuda a detectar manipulaciones mediante la identificación de huellas dactilares de patrones de pegamento similares con más del 99 por ciento de precisión. Como la etiqueta de terahercios es tan barata de producir, podría implementarse en toda una cadena de suministro masiva. Y su pequeño tamaño permite que la etiqueta se adhiera a artículos demasiado pequeños para los RFID tradicionales, como ciertos dispositivos médicos. El documento, que se presentará en la Conferencia de Circuitos de Estado Sólido del IEEE, es una colaboración entre el grupo de Han y el Grupo de Sistemas y Circuitos Energéticamente Eficientes de Anantha P. Chandrakasan, director de estrategia e innovación del MIT, decano de la Escuela de Ingeniería del MIT. y el profesor Vannevar Bush de EECS. Los coautores incluyen a los estudiantes graduados de EECS Xibi Chen, Maitryi Ashok y Jaeyeon Won. Prevenir la manipulación Este proyecto de investigación se inspiró en parte en el lavado de autos favorito de Han. La empresa colocó una etiqueta RFID en su parabrisas para autenticar su membresía en el lavado de autos. Para mayor seguridad, la etiqueta estaba hecha de papel frágil para que pudiera destruirse si un cliente poco honesto intentara quitarla y pegarla en un parabrisas diferente. Pero esa no es una forma muy fiable de evitar la manipulación. Por ejemplo, alguien podría usar una solución para disolver el pegamento y quitar de forma segura la frágil etiqueta. En lugar de autenticar la etiqueta, una mejor solución de seguridad es autenticar el artículo en sí, afirma Han. Para lograr esto, los investigadores dirigieron el pegamento a la interfaz entre la etiqueta y la superficie del artículo. Su etiqueta antimanipulación contiene una serie de ranuras minúsculas que permiten que ondas de terahercios pasen a través de la etiqueta y golpeen partículas metálicas microscópicas que se han mezclado con el pegamento. Las ondas de terahercios son lo suficientemente pequeñas como para detectar partículas, mientras que las ondas de radio más grandes no tendrían suficiente sensibilidad para verlas. Además, el uso de ondas de terahercios con una longitud de onda de 1 milímetro permitió a los investigadores fabricar un chip que no necesita una antena más grande fuera del chip. Después de atravesar la etiqueta y golpear la superficie del objeto, las ondas de terahercios se reflejan o se retrodispersan hacia un receptor para su autenticación. La forma en que se retrodispersan esas ondas depende de la distribución de las partículas metálicas que las reflejan. Los investigadores colocaron múltiples ranuras en el chip para que las ondas puedan incidir en diferentes puntos de la superficie del objeto, capturando más información sobre la distribución aleatoria de las partículas. "Estas respuestas son imposibles de duplicar, siempre y cuando un falsificador destruya la interfaz del pegamento", dice Han. Un proveedor realizaría una lectura inicial de la etiqueta antimanipulación una vez pegada a un artículo y luego almacenaría esos datos en la nube, usándolos más tarde para verificación. IA para autenticación Pero cuando llegó el momento de probar la etiqueta antimanipulación, Lee se encontró con un problema: era muy difícil y requería mucho tiempo tomar medidas lo suficientemente precisas para determinar si dos patrones de pegamento coincidían. Se puso en contacto con un amigo del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT y juntos abordaron el problema utilizando IA. Entrenaron un modelo de aprendizaje automático que podía comparar patrones de pegamento y calcular su similitud con más del 99 por ciento de precisión. "Un inconveniente es que teníamos una muestra de datos limitada para esta demostración, pero podríamos mejorar la red neuronal en el futuro si se implementara una gran cantidad de estas etiquetas en una cadena de suministro, lo que nos daría muchas más muestras de datos", dice Lee. . El sistema de autenticación también está limitado por el hecho de que las ondas de terahercios sufren altos niveles de pérdida durante la transmisión, por lo que el sensor sólo puede estar a unos 4 centímetros de la etiqueta para obtener una lectura precisa. Esta distancia no sería un problema para una aplicación como el escaneo de códigos de barras, pero sería demasiado corta para algunos usos potenciales, como en una cabina de peaje automatizada en una autopista. Además, el ángulo entre el sensor y la etiqueta debe ser inferior a 10 grados o la señal de terahercios se degradará demasiado. Planean abordar estas limitaciones en trabajos futuros y esperan inspirar a otros investigadores a ser más optimistas sobre lo que se puede lograr con ondas de terahercios, a pesar de los muchos desafíos técnicos, dice Han. “Algo que realmente queremos mostrar aquí es que la aplicación del espectro de terahercios puede ir mucho más allá de la banda ancha inalámbrica. En este caso, puede utilizar terahercios para identificación, seguridad y autenticación. Hay muchas posibilidades”, añade. Este trabajo cuenta con el apoyo, en parte, de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y la Fundación Coreana de Estudios Avanzados.